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傳遞函數(shù)是怎么定義的以及如何寫出傳遞函數(shù)?

硬件工程師煉成之路 ? 來源:硬件工程師煉成之路 ? 作者: 煉成之路 ? 2021-06-30 11:23 ? 次閱讀

本來這期應(yīng)該講Buck的尖峰的,不過遇到些問題,所以就往后拖一拖吧,這次來個簡單點兒的。

來看看傳遞函數(shù),也就是我們經(jīng)??吹降腍(s)。

傳遞函數(shù)是怎么定義的呢?

百科是這么定義的:

【傳遞函數(shù)是指零初始條件下線性系統(tǒng)響應(yīng)(即輸出)量的拉普拉斯變換(或z變換)與激勵(即輸入)量的拉普拉斯變換之比。記作G(s)=Y(s)/U(s),其中Y(s)、U(s)分別為輸出量和輸入量的拉普拉斯變換】

通俗理解就是,在電路應(yīng)用中,如果我們把一個電路看作黑匣子,它有輸入端,有輸出端,傳遞函數(shù)就是輸出與輸入的比值。

只不過這個比值通常是頻率的函數(shù),同時還包含相位信息。s=jw,w就是頻率,j包含了相位信息。

傳遞函數(shù)常會在分析環(huán)路穩(wěn)定性,以及濾波器設(shè)計中用到,列出了傳遞函數(shù),剩下的內(nèi)容其實就是數(shù)學的分析了,也就是計算機干的事兒了。

我以前講過LC濾波器的,使用Matlab畫過增益Av曲線,其實也就是傳遞函數(shù)。只不過當時沒指出來,道理是一樣的。

如何寫出傳遞函數(shù)?

這是一個簡單的電路,它的傳遞函數(shù)是怎么樣的呢?

很簡單,運用歐姆定律。如果電路中只有電阻,我們應(yīng)該都會使用歐姆定律求得輸出的電壓值。

但是這個電路中還有電感和電容,怎么辦呢?

其實我們也可以通過歐姆定律來求得電壓值,電感的阻抗是jwL,電容的阻抗是1/jwC,電阻的阻抗是R。輸出為電容C上面獲得的分壓,所以輸出與輸入的比值為:

187b60a6-d8ea-11eb-9e57-12bb97331649.png

現(xiàn)在我們只需要將自變量改改,令s=jw,傳遞函數(shù)H(s)就出來了。

188b75f4-d8ea-11eb-9e57-12bb97331649.png

為啥要令s=jw呢?其實這一步就是將傅里葉變換變成了拉普拉斯變換。

啥?我沒看到傅里葉變換啊?我感覺我多嘴了。。。

更簡單的方式:

我們直接令s=jw,那么電感的阻抗是sL,電容的阻抗1/sC。這樣傳遞函數(shù)就能更快出來:

1897e6b8-d8ea-11eb-9e57-12bb97331649.png

有了傳遞函數(shù),借助計算機,代入公式,可以很輕松得到幅頻曲線和相位曲線。

下圖是R=1K,L=1uH,C=1uF時的曲線:

18c7ff42-d8ea-11eb-9e57-12bb97331649.png

相信現(xiàn)在你應(yīng)該知道了傳遞函數(shù)到底用來干什么的了吧。

編輯:jq

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原文標題:傳遞函數(shù)H(s)-濾波器設(shè)計

文章出處:【微信號:gh_3a15b8772f73,微信公眾號:硬件工程師煉成之路】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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